Studi Aplikasi Metode Potensiometri Pada Penentuan Kandungan Karbon Organik Total Tanah

JMS Vol. 5 No. 1, hal. 23 - 40 April 2000

Studi Aplikasi Metode Potensiometri Pada Penentuan Kandungan Karbon Organik Total Tanah

Abdul Haris Watoni1) dan Buchari2) 1) Jurusan Kimia, FMIPA Universitas Haluoleo 2) Jurusan Kimia, FMIPA ITB Diterima tanggal 3 Maret 2000, disetujui untuk dipublikasikan 25 Juni 2000

Abstrak Metode potensiometri merupakan salah satu metode yang banyak digunakan untuk menentukan kandungan ion-ion tertentu di dalam suatu larutan, namun belum banyak diterapkan untuk analisa sampel tanah. Dalam penelitian ini telah diteliti penerapan metode potensiometri pada penentuan kandungan karbon organik total tanah menggunakan elektroda selektif CO2 sebagai elektroda penunjuk. Prinsip penentuan kandungan karbon organik total tanah adalah mengubah karbon organik total menjadi CO2 yang selanjutnya CO2 yang dihasilkan diukur konsentrasinya berdasarkan perubahan potensial elektroda yang ditunjukkan oleh elektroda selektif CO2. Konsentrasi CO2 yang didapatkan sebanding dengan konsentrasi karbon organik total tanah. Sebelum digunakan untuk pengukuran tanah, terlebih dahulu dilakukan karakterisasi terhadap elektroda selektif CO2. Hasil karakterisasi menunjukkan bahwa elektroda selektif CO2 mempunyai waktu respon 2,5 menit dengan tenggang waktu stabil 40 detik, daerah konsentrasi pengukuran 9,09 x 10-4 M hingga 3,83 x 10 -1M dengan faktor Nernst 53 mV/dekade dan limit deteksi 4,5 x 10-4 M, pH optimum 4,8. Adanya CH3COO- atau H2PO4- dengan konsentrasi 10-2 M mengganggu pengukuran potensial CO2 dengan koefisien selektifitas (Kij) masing-masing 0,36 dan 0,133. Untuk mengoreksi kelayakan hasil pengukuran karbon organik total tanah dengan metode potensiometri, maka digunakan metode titrimetri sebagai pembandingnya. Hasil pengukuran dari kedua metode tersebut menunjukkan bahwa metode potensiometri dapat digunakan untuk menentukan kandungan karbon organik total tanah dengan hasil yang diperkirakan lebih akurat dibandingkan dengan metode titrimetri biasa. Abstract In recent years, ion selective electrodes have become more useful for the determination of certain ion in solutions rather than in soil system. The applications of potentiometric for the determination of the total soil organic carbon has been investigated with CO2 selective electrode as indicator electrode. The principle of the determination is base on the conversion of total soil organic carbon in the sample to CO2 and than the CO2 produced was measured potentiometrically by CO2 selective electrode. The concentration of CO2 was proportional with the total soil organic carbon in the samples. Before application for the measurement, the CO2 selective electrode must be characterized. The investigation showed that the respon time of the electrode was 2,5 minutes and it was stable for 40 seconds because the lost of CO2 to the air. The range of concentration for the measurement was between 9.09 x 10-4 M to 3.83 x 10 -1M of CO2 with the Nernst factor was 53 mV per decade and the limit of detection was 4.5 x 10-4 M of CO2 and the optimum

24

JMS Vol. 5 No. 1, April 2000

pH of the solution was 4.8. The present of CH3COO- and H2PO4- over 10-2 M in concentrations interfered the measurement of CO2 with their potentiometric coefficient of selectivity was 0.36 and 0.133 respectively. The validity of potentiometric method for the determination of the total soil organic carbon was compared with the titrimetric method for the same samples. This investigation showed that the potentiometric method was applicable to the determination of the total soil organic carbon and it was more accurate than the titrimetric method.

1. Pendahuluan Kandungan bahan organik di dalam tanah sangat berpengaruh terhadap sifat fisik, kimia dan biologi tanah yang selanjutnya berpengaruh terhadap tingkat kesuburan tanah. Salah satu komponen utama penyusun bahan organik adalah unsur karbon, sehingga pengetahuan akan kandungan karbon di dalam tanah dapat memberikan informasi akan tingkat kesuburan tanah1,2). Unsur karbon di dalam tanah berada dalam 4 wujud, yaitu wujud mineral karbonat, unsur padat seperti arang, grafit dan batubara, wujud humus sebagai sisa-sisa tanaman dan hewan serta mikroorganisma yang telah mengalami perubahan, namum relatif tahan terhadap pelapukan dan wujud yang terakhir berupa sisa-sisa tanaman dan hewan yang telah mengalami dekomposisi di dalam tanah2,3). Berkaitan dengan wujud-wujud unsur karbon tersebut di dalam tanah, maka penentuan kandungan karbon tanah dilakukan berdasarkan kandungan karbon organik totalnya. Beberapa peneliti telah melakukan pengukuran kandungan karbon organik total tanah dengan metode konvensional, yaitu metode titrimetri biasa. Metode ini merupakan metode baku yang telah lama digunakan dalam analisa tanah karena relatif sederhana, cepat dan murah. Terlepas dari kelebihan-kelebihan tersebut, metode titrimetri mempunyai kelemahan yang sangat mendasar terutama balam penentuan titik akhir titrasi. Kelemahan ini sering terjadi dalam suatu pengerjaan analisis yang mengakibatkan biasnya hasil pengukuran yang didapatkan, di samping kelemahan-kelemahan akibat kesalahankesalahan yang terjadi pada tahap-tahap pengerjaannya4). Berdasarkan alasan-alasan tersebut, maka perlu ada metode alternatif yang dapat diterapkan dalam penentuan kandungan karbon organik total tanah. Dalam penelitian ini telah dicoba penentuan kandungan karbon organik total tanah dengan metode potensiometri menggunakan


25

elektroda selektif CO2. Sebagai pembanding telah dilakukan pula penentuan kandungan karbon organik total tanah dengan metode titrimetri biasa. Prinsip penentuan kandungan karbon organik total tanah dengan metode potensiometri adalah mengubah senyawa-senyawa karbon menjadi CO2. Selanjutnya CO2 yang dihasilkan diukur konsentrasinya secara potensiometri dengan elektroda selektif CO2 sebagai elektroda penunjuk. Elektroda selektif CO2 tersusun atas membran luar yang permeabel terhadap gas CO2, elektroda pH internal, elektroda pembanding dan larutan elektrolit yang berada di antara membran dan elektroda pH internal. Ketika badan elektoda selektif CO2 dicelupkan ke dalam larutan analit, CO2 dari larutan analit berdifusi melewati membran menuju ke larutan elektrolit internal. Di dalam larutan elektrolit internal CO2 mengalami reaksi hidrolisa menghasilkan ion H3O+ yang potensialnya direspon oleh elektroda pH internal. Respon potensial ini sebanding dengan aktivitas atau konsentrasi CO2 di dalam larutan analit5,6). Respon potensial elektroda selektif CO2 ditentukan berdasarkan persamaan Nernst sebagai berikut : E = E’ + S log a H O +

(1)

3

dengan E adalah potensial elektroda selektif CO2 yang terukur relatif terhadap elektroda referensi, E’ adalah tetapan yang tergantung pada struktur dan geomteri elektroda, a H O + 3

adalah keaktifan ion hidronium serta S merupakan faktor Nernst dengan ungkapan S = 2,3 RT/F dimana R adalah tetapan gas ideal (8,314 Joule. mol-1.K-1), T adalah temperatur absolut (K) dan F adalah tetapan Faraday (96489 C. ekivalen). Karena keaktifan ion H3O+ sebanding dengan keaktifan CO2 di dalam larutan analit, maka persamaan di atas dapat dinyatakan dengan : E = E’’ + S log a H O +

(2)

3

dengan E’’ merupakan tetapan. Apabila larutan yang diukur mengandung spesi-spesi lain dengan konsentrasi tertentu, maka elektroda selektif CO2 juga merespon spesi-spesi tersebut, sehingga potensial yang dihasilkan merupakan potensial simultan. Persamaan Nernst untuk CO2 dengan adanya spesi X menjadi :

26


E CO 2 / X = k CO 2 + S log( a CO 2 + K CO 2 / X .a 1X/ mm )

(3)

kCO2 adalah tetapaan Nernst untuk elektroda selektif CO2, a CO 2 dan aX masing-masing merupakan aktifitas CO2 dan spesi X, serta

K CO 2 / X adalah koefisien selektivitas CO2

terhadap X. Agar elektroda selektif CO2 dapat digunakan dengan baik, maka terhadap elektroda tersebut perlu dilakukan karakterisasi sebelum digunakan untuk penentuan CO2 dari larutan analit7,8). Studi karakterisasi yang telah dilakukan dalam penelitian ini adalah penentuan waktu respon, penentuan daerah (trayek) konsentrasi pengukuran, faktor Nernst dan limit deteksi, penentuan pH optimum dan penentuan koefisien selektivitas elektroda CO2 terhadap ion CH3COO- dan ion H2PO4-.

2. Metodologi Penelitian 2.1.Bahan Bahan Bahan penelitian yang digunakan meliputi KMnO4 0,1 M, NaHCO3 0,5 M, HCl pekat, CH3COONa, NaH2PO4 0,1 M, asam oksalat 0,1 M, H2SO4 0,1 M dan sampel tanah dari jenis latosol (A), metisol (B), alfisol (C) dan aridisol (D). 2.2 Peralatan Alat-alat yang digunakan pada penelitian ini di samping alat gelas yang lazim digunakan di laboratorium kimia, juga alat-alat ukur lainnya seperti pH-meter beserta perangkat alat yang berkaitan dengan penelitian potensiometri. Pengukuran pH dan potensial elektroda dilakukan dengan pH/mV-meter buatan Metrohm tipe 692, sedangkan pengukuran potensial CO2 dilakukan dengan menggunakan elektroda selektif CO2 yang dibandingkan terhadap elektroda Ag–AgCl sebagai referensi. Dalam penelitian ini pengukuran potensial elektroda dilakukan pada suhu kamar (25 + 1 )OC.


27

2.3. Prosedur Kerja 2.3.1. Penentuan waktu respon Membuat larutan yang mengandung CO2 dengan konsentrasi 9,09 x 10-7M hingga 2,83 x 10-1M dari pengerjaan titrasi larutan NaHCO3 dengan HCl pekat, sambil dilakukan pengadukan dengan pengaduk magnetik dan sekaligus pengukuran potensial CO2 menggunakan elektroda selektif CO2 pada setiap saat (menit). Waktu respon ditentukan berdasarkan saat elektroda menunjukkan respon potensial yang maksimum dan stabil. 2.3.2

Penentuan daerah konsentrasi, faktor Nernst dan limit deteksi Dari data yang diperoleh pada percobaan 2.3.1, selanjutnya dibuat grafik potensial

(mV) terhadap –log[CO2]. Dari grafik ini diperoleh bagian garis yang linier sebagai daerah konsentrasi (kurva kalibrasi). Faktor Nernst diperoleh dari harga kemiringan garis linier tersebut, sedangkan limit deteksi ditentukan dengan cara membuat garis ekstrapolasi dari kurva linier dengan garis horisontal pada grafik tersebut, sehingga didapatkan harga pCO2 pada titik perpotongan kedua garis tersebut sebagai limit deteksi. 2.3.3

Penentuan pH optimum Membuat larutan yang mengandung CO2 dengan konsentrasi 8,2 x 10-4M hingga

8,2 x 10-2M pada kondisi pH 2; 3; 4; 4,5; 4;8; 5; dan 6 dari hasil titrasi larutan NaHCO3 dengan HCl pekat sambil melakukan pengadukan dan sekaligus mengukur respon potensialnya menggunakan elektroda selektif CO2. Selanjutnya membuat grafik dengan mengalurkan potensial (mV) terhadap –log[CO2] untuk menentukan faktor Nernst dan linieritasnya. PH optimum dipilih dari grafik yang memberikan fungsi paling linier dengan faktor Nernst yang paling mendekati nilai teori. 2.3.4 Penentuan pengaruh ion CH3COO- dan H2PO4- terhadap respon potensial CO2 Membuat larutan yang mengandung CO2 dengan konsentrasi yang sama dengan percobaan 2.3.3, tetapi setiap larutan mengandung ion CH3COO- 10-2 M maupun H2PO410-2 M dan sambil melakukan pengadukan, diamati respon potensialnya. Hal yang sama dilakukan terhadap larutan CO2 yang mengandung CH3COO- maupun H2PO4- dengan

28


konsentrasi 10-3M dan 10-4 M. Selanjutnya dibuat grafik potensial (mV) terhadap -log[CO2] untuk menentukan koefisien selektivitasnya (Kij) dari ekstrapolasi garis horisontal dan vertikal pada grafik tersebut. 2.3.5 Kurva Kalibrasi Kurva kalibrasi sebagai kurva pembanding untuk penentuan karbon organik total tanah dibuat dari reaksi redoks antara campuran larutan asam oksalat 0,1 M dan H2SO4 0,1 M dengan KMnO4 0,1 M, sehingga didapatkan CO2 dengan konsentrasi 5 x 10-4 M, 10-3 M, 5 x 10-3 M, 10-2 M, 5 x 10-2 M dan 0,1 M sambil mengukur respon potensialnya bersamaan dengan dilakukannya pengadukan. Selanjutnya membuat grafik potensial (mV) terhadap –log[CO2] sebagai kurva kalibrasi. 2.3.6 Pengukuran karbon organik total tanah Pengukuran respon potensial CO2 hasil oksidasi C-organik total tanah dengan larutan KMnO4 dalam suasana asam dilakukan berdasarkan 3 (tiga) parameter, yaitu pada berat sampel tanah maupun volume H2SO4 tetap (parameter 1), pada berat sampel bervariasi dan volume H2SO4 tetap (parameter 2), dan pada berat sampel tetap namun volume H2SO4 bervariasi (parameter 3). Dari hasil pengukuran ini diperoleh kondisi yang tepat untuk pengukuran konsentrasi karbon organik total tanah, baik dengan metode potensiometri maupun titrimetri. Untuk penentuan dengan metode potensiometri, 2 gram sampel tanah kering dimasukkan ke dalam gelas beker yang berisi 25 ml. H2SO4 0,1 M, kemudian dititrasi dengan KMnO4 0,1 M secara berlebih sambil diaduk dan diukur potensialnya, sampai diperoleh CO2 yang potensialnya terbesar saat diukur dengan elektroda selektif CO2. Harga potensial ini selanjutnya dimasukkan ke dalam persamaan garis regresi dari kurva kalibrasi yang telah dibuat. Untuk pengukuran dengan metode titrimetri, sampel yang telah diukur potensialnya selanjutnya disaring dan filtrat yang didapatkan dititrasi balik dengan asam oksalat 0,1 M sampai titik ekivalen tercapai. Kandungan karbon organik total tanah ditentukan berdasarkan jumlah KMnO4 yang diperlukan untuk mengoksidasi C-organik total menjadi CO2.


29

3. Hasil Penelitian dan Pembahasan 3.1. Karakterisasi Elektroda Selektif CO2 3.1.1 Waktu respon elektroda selektif CO2 Hasil pengamatan menunjukkan respon potensial elektroda selektif CO2 mencapai nilai maksimum mulai menit ke 2,5 dengan tenggang waktu stabil selama 40 detik, seiring dengan mulai terbentuk CO2, setelah itu respon potensial perlahan-lahan turun kembali karena CO2 mulai terlepas ke udara akibat pengadukan yang terus-menerus. Harga potensial maksimum dan waktu respon potensial CO2 dapat dilihat pada Tabel 1. Tabel 1. Waktu respon elektroda selektif CO2 dalam berbagai konsentrasi CO2 [CO2] (M)

Potensial (mV)

Waktu (menit)

[CO2] (M)

Potensial (mV)

Waktu (menit)

4,74 x 10-1

93,2

2,5

9,09 x 10-4

-43,3

2,5

2,5

4,76 x 10

-4

-50,7

2,5

9,09 x 10

-5

-59,3

2,5

4,76 x 10

-5

-61,5

2,5

9,09 x 10

-6

-67,6

2,5

4,76 x 10

-6

-71,4

2,5

-1

2,83 x 10

-2

9,09 x 10

-2

4,76 x 10

-3

9,90 x 10

-3

4,76 x 10

3.1.2

86,7 59,4 42,0 4,8 -13,8

2,5 2,5 2,5 2,5

Daerah konsentrasi pengukuran, faktor Nernst dan limit deteksi Dari data yang tercantum dalam Tabel 1, bila dibuat grafik yang menghubungkan

nilai potensial (mV) terhadap –log[CO2] diperoleh grafik berbentuk sigmoid dengan bagian kurva linier pada rentang konsentrasi 9,09 x 10-4 M hingga 3,83 x 10-1 M sebagai daerah konsentrasi (trayek) pengukuran (Gambar 1 dan 2). Dengan demikian elektroda selektif CO2 hanya layak untuk pengukuran CO2 pada rentang konsentrasi tersebut. Faktor Nernst (kemiringan garis) dari kurva linier tersebut adalah 53 mV/dekade, sedangkan limit deteksinya adalah 4,5 x 10-4 M, sehingga untuk CO2 dengan konsentrasi lebih kecil dari nilai tersebut tidak dapat diukur potensialnya secara signifikan.

30


3.1.3 Respon potensial elektroda pada pH 2 hingga 6 Kondisi pH larutan sangat berpengaruh pada kestabilan CO2 di dalam larutan analit yang selanjutnya berpengaruh pada respon potensialnya, sebagaimana yang tercantum pada Tabel 2 atau diperlihatkan oleh Gambar 3a sampai dengan Gambar 3g. Grafik potensial (mV) terhadap – log [CO2] dari data pada Tabel tersebut menghasilkan kurva linier pada pH 4 hingga 6 dengan faktor Nernst antara 51,47 sampai dengan 51,69 mV/dekade. Kondisi yang paling optimum didapatkan pada pH 4,8 dengan faktor Nernst 51,69 mV/dekade. Keadaan ini berkaitan dengan kestabilan CO2 di dalam larutan. Pada kondisi asam CO2 berada dalam bentuk H2CO3, sedangkan pada kondisi basa akan berubah menjadi HCO3-.

Gambar 1. Grafik potensial terhadap –log[CO2] pada konsentrasi 9,09.10-7 M-4,74.10-1M

Gambar 2. Kurva daerah konsentrasi CO2 yang mendekati persamaan Nernst (9,09.10-7 M hingga 3,83.10-1 M)


31

Tabel 2. Potensial elektroda selektif CO2 dalam berbagai konsentrasi CO2 pada pH 2 hingga 6 [CO2] (M)

Potensial, E(mV)

pCO2 pH 2

pH 3

pH 4

PH 4,5

pH 4,8

PH 5

pH 6

8,2x10-2

1,087

83,2

58,0

57,0

53,9

56,7

63,0

59,2

4,3 x 10-2

1,367

54,7

40,8

48,3

39,5

39,9

44,5

42,6

8,2 x 10-3

2,087

29,2

4,3

3,6

-0,3

1,3

5,5

4,5

4,3 x 10-3

2,368

20,9

-11,7

-10,2

-15,4

-13,1

-10,7

-9,6

8,2 x10-4

3,087

7,9

-32,5

-42,0

-46,7

-46,5

-39,2

-43,9

Fak.Nernst

35,82

46,12

51,47

51,07

51,69

51,48

51,53

Intersept

110,7

103,9

114,2

108,3

111,0

115,6

113,6

Linieritas

0,999

0,990

0,995

0,998

0,999

0,996

0,999

3.1.4

Pengaruh ion CH3COO- dan H2PO4- terhadap respon potensial CO2 Berdasarkan hasil pengamatan sebagaimana yang terlihat pada Tabel.3, potensial

elektroda CO2 yang mengandung ion CH3COO- dan H2PO4-, tampak bahwa respon potensial CO2 dipengaruhi oleh adanya kedua ion tersebut. Gambar 3a hingga 3g serta Gambar 4a hingga 4g memperlihatkan alur antara potensial elektroda CO2 terhadap –log (CO2) dengan adanya ion CH3COO- dan H2PO4- dalam larutan. Dari harga koefisien selektivitas (Kij) CO2 terhadap ion CH3COO- dan H2PO4- dengan konsentrasi 10-2 M akan mengganggu pengukuran potensial elektroda CO2 dengan Kij masing-masing 0,365 dan 0,133. Adanya kedua ion tersebut dengan konsentrasi di bawah 10-2 M tidak mengganggu pengukuran, karena koefisien selektivitasnya relatif kecil yang praktis mendekati nol.

32


Tabel 3. Potensial CO2 dengan adanya CH3COO- dan H2PO4[CO2] (M)

E(mV) (CH3COO-)

pCO2

(H2PO4-)

10-2M

10-3M

10-4M

10-2M

10-3M

10-4M

0,208

0,683

71,2

79,2

76,8

84,5

80,5

59,7

8,2.10-2

1,087

55,4

54,6

57,0

77,0

57,6

38,8

4,2.10-2

1,368

39,1

39,1

41,4

67,9

43,9

25,3

8,2.10-3

2,087

-0,8

2,8

3,0

43,8

16,0

-6,3

4,2.10-3

2,368

-1,5

-14,8

-13,4

32,4

3,9

-20,9

8,2.10-4

3,087

-12,4

-44,7

-44,1

6,8

-18,5

-46,0

3.1.5 Kurva kalibrasi Kurva kalibrasi diperoleh dari grafik potensial (mV) terhadap – log [CO2] dari data yang terlihat pada Tabel 4 yang menghasilkan persamaan garis Y = - 59,27 X + 180.19. dan linieritas garis 0,996. Dalam hal ini Y = potensial CO2 dan X = - log [CO2]. Kurva ini digunakan untuk penentuan karbon organik total dengan metode potensiometri. Tabel 4. Respon Potensial CO2 untuk Kurva Kalibrasi [CO2] (M)

pCO2

E(mV)

0,1

1

118,3

-2

1,303

99,6

5.10

-2

2

66,9

5.10-3

2,303

49,8

5.10-3

3

3,0

5.10-4

3,301

-21,2

5.10

Persamaan regresi linear : E = 180,19 + 59,27 log (CO2) dengan R = 0,9960


33

a)

e)

b)

f)

c)

g)

g) Gambar 3. a) s/d g) Respon potensial elektroda CO2 terhadap kosentrasi CO2 pada Ph2 sampai dengan pH6.

34


a)

b)

c) Gambar 4a s/d 4c : Respon potensial elektroda CO2 terhadap konsentrasi CO2 dengan adanya ion CH3COO-, a). 10-2M, b). 10-3M, dan c). 10-4M.


35

a)

b)

c) Gambar 5a s/d 5c : Respon potensial elektroda CO2 terhadap konsentrasi CO2 dengan adanya ion H2PO4- a). 10-2M, b). 10-3M, dan c). 10-4M.

36


3.1.6 Parameter Pengukuran karbon organik total tanah

Hasil pengukuran kondisi optimum sampel tanah dengan parameter 1, 2 dan 3 yang tertera pada Tabel 5,6,7, memperlihatkan bahwa untuk proses degradasi karbon organik total tanah menjadi CO2 mutlak diperlukan KMnO4, sedangkan semakin banyak jumlah sampel tanah yang didegradasi semakin banyak pula KMnO4 yang diperlukan, sehingga semakin besar konsentrasi CO2 yang dihasilkan. Jumlah H2SO4 yang paling baik untuk berlangsungnya degradasi dari 2 gram sampel tanah dengan KMnO4 adalah 30 mL. Pada kondisi ini nilai potensial CO2-nya mencapai nilai terbesar yang berarti proses reaksi redoks berlangsung paling efektif. Tabel 5. Pengaruh jumlah KMnO4 terhadap potensial dan waktu respon elektroda selektif CO2 (Parameter 1) Berat Volume Cuplikan H2SO4 ),1M (ml) (gram) 2 20

Volume KMnO4 0,1M (ml) 0,7

26,6

Waktu Respon (menit) 15

E(mV)

2

20

0,7

26,5

15

2

20

0,6

26,5

16

2

20

0,9

26,8

15

2

20

-

-6,1

15

2

20*

-

-45,55**

-

Tabel 6. Pengaruh berat cuplikan dan jumlah KMnO4 terhadap potensial dan waktu respon elektroda selektif CO2 (Parameter 2) Berat Cuplikan (gram) 1

Volume H2SO4 ),1M (ml) 20


8,8


E(mV)

2

20

0,7

26,5

10

3

20

0,9

39,8

6

4

20

1,0

39,7

6

5

20

1,4

46,5

6


37

Tabel 7. Pengaruh jumlah H2SO4 dan jumlah KMnO4 terhadap potensial dan waktu respon elektroda selektif CO2 Berat Cuplikan (gram) 2

Volume H2SO4 ),1M (ml) 15


26,5


E(mV)

2

20

0,9

26,5

10

2

25

1,5

29,4

13

2

30

1,7

29,4

15

2

35

2,0

25,5

20

2

40

2,2

23,5

22

3.1.7 Kandungan karbon organik total tanah

Dengan memasukkan nilai potensial yang tercantum pada Tabel 8 ke dalam persamaan Y = -59,27 X + 160,19 (periksa Gambar 3), diperoleh konsentrasi CO2 dan sekaligus konsentrasi karbon organik total tanah orde A, B, C dan D dengan metode potensiometri berturut-turut adalah 2,86 x 10-3 M, 3,72 x 10-3 M, 3,43 x 10-3 M dan 6,68 x 10-4 M atau 0,045 %, 0,06 %, 0,056 % dan 0,01 % (Tabel 5), sedangkan hasil pengukuran dengan metode titrimetri adalah 0,097 %, 0,147 %, 0,120 % dan 0,071 % (Tabel 9 dan 10). Perbedaan hasil ini menunjukkan bahwa penentuan karbon organik total tanah dengan metode potensiometri lebih rendah dibandingkan dengan metode titrimetri biasa. Diduga bahwa K MnO4 yang ditambahkan tidak hanya bereaksi dengan senyawa organik namun bereaksi pula dengan reduktor anorganik yang ada dalam tanah, antara lain senyawa besi (II). Dari titik pandang ini metode penentuan karbon organik total dalam tanah lebih akurat dibandingkan dengan cara titrimetri.

38


Tabel 8. Potensial elektroda selektif CO2 dari 2 gram sampel tanah pada kondisi optimum Orde tanah

Vol. H2SO4 0,1M

A1

25

Vol. KMnO4 0,1M (mL) 1,5

A2

25

1,5

29,4

A3

25

1,6

29,3

B1

25

2,5

36,2

B2

25

2,4

36,3

B3

25

2,4

36,2

C1

25

2,0

34,1

C2

25

2,0

34.0

C3

25

2,0

34,1

D1

25

1,0

-8,0

D2

25

1,1

-8,0

D3

25

1,1

-8,1

(mL)

E (mV)

E (mV) rata-rata

29,4 29,4 + 0,2

36,2 + 0,2

34,1 + 0,2

-8,0 + 0,2

Tabel 9. Data hasil penentuan karbon organik total tanah dengan metode titrimetri Vol. H2C2O4 0,1 M (mV)

Vol. KMnO4 0,1 M (mL)

Vol. KMnO4 0,1 M ratarata (mL)

Vol. H2C2O4 0,1 M (mV) 0,6

Vol. H2C2O4 0,1M ratarata(mV)

1,53

0,7

0,6 + 0,2

A1

1,5

A2

1,5

A3

1,6

0,6

B1

2,5

1,0

B2

2,4

B3

2,4

1,1

C1

2,0

1.0

C2

2,0

C3

2,0

1,1

D1

1,0

0,4

D2

1,1

D3

1,1

2,43

2,0

1,1

1,2

1,0

0,5 0,4

1,1 + 0,2

1,0 + 0,0

0,4 + 0,2


39

Tabel 10. Kandungan karbon organik total tanah dalam 2 gram sampel tanah

Orde tanah

Potensiometri

Titrimetri

Konsentrasi (M) % berat

Konsentrasi (M)

% berat

0,045

1,935 x 10-3

0,097

0,052

2,86 x 10-3

A

Selisih

B

3,72 x 10-3

0,060

2,985 x 10-3

0,149

0,089

C

3,43 x 10-3

0,056

2,40 x 10-3

0,120

0,064

D

6,68 x 10-4

0,010

1,41 x 10-3

0,071

0,061

4. Kesimpulan

Elektroda selektif CO2 dapat digunakan untuk menentukan CO2 dalam suatu larutan analit pada daerah konsentrasi 9,09 x 10-4 M hingga 3,8 x 10-1 M dengan faktor Nernst pada suhu 25oC sebesar 53 mV/dekade dan limit deteksi 4,5 x 10-4 M, sedangkan kondisi pengukuran potensial CO2 yang paling baik dilakukan pada pH 4,8. Adanya ion CH3COO- dan H2PO4- dengan konsentrasi 10-2 M atau lebih di dalam larutan analit dapat mengganggu pengukuran respon potensial CO2. Metode potensiometri dapat digunakan sebagai metode alternatif yang lebih akurat daripada metode titrimetri untuk penentuan kandungan karbon organik total tanah.

Daftar Pustaka

1. Herned, H.S., and Raymond. Jr., D., J. Am. Chem. Soc., 65, 2030- 2037 (1943). 2. Cottenie, A., ”Soil and Management of Soil in The Tropics,” John Wiley & Sons, New York, 1976. 3. Buckman, H.O., dan Brady, N.C., ”Ilmu Tanah” (terjemahan), Bhratara Karya Aksara, Jakarta, 1982. 4. Maryanto, J., “Penentuan Kandungan Karbon Organik Total Tanah dengan Metode Spektrofotometri, Potensiometri dan Titrimetri,”Tesis,Program Magister Kimia, Institut Teknologi Bandung, 1993. 5. Garry, C.D., ”Analytical Chemistry,”fifth Edition, John Wiley & Sons, New York, 1994.

40


6. Howard, A.S. and William, H.R., ”Chemical Instrumentation : A Systemic Approach,” Third Edition, John Wiley & Sons, New York, 1989. 7. Jensen M.A. and Revhnitz G.A., ”Response Time Characteristics of The pCO2 Elektrode,” Anal. Chem., 51, [12], 1972, (1979). 8. Evi, A., ”Studi Pendahuluan tentang Penggunaan Elektroda Selektif CO2 pada Penentuan Kadar CO2 dalam Air”, Skripsi, Jurusan Kimia, FMIPA, Institut Teknologi Bandung, 1993.

Studi Aplikasi Metode Potensiometri Pada Penentuan Kandungan Karbon Organik Total Tanah

Recommend Documents